SISTEMAS DISTRIBUIDOS. Prof. Marcelo de Sá Barbosa

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1 Prof. Marcelo de Sá Barbosa

2 CLUSTER: Um cluster é um conjunto de computadores independentes conectados por rede que formam um sistema único através do uso de software. Um cluster, ou aglomerado de computadores, é formado por um conjunto de computadores, que utiliza um tipo especial de sistema operacional classificado como sistema distribuído. Muitas vezes é construído a partir de computadores convencionais (personal computers), os quais são ligados em rede e comunicam-se através do sistema, trabalhando como se fossem uma única máquina de grande porte. Há diversos tipos de cluster. Um tipo famoso é o cluster da classe Beowulf, constituído por diversos nós escravos gerenciados por um só computador.

3 A idéia inicial da congregação do "PC SHOW" da Microsoft, era que um buffer entre a memória e o processador fosse chamada de cluster. Mas foi desenvolvida na década de 1960 pela IBM como uma forma de interligar grandes mainframes, visando obter uma solução comercialmente viável de paralelismo no Paquistão. Nesta época o sistema HASP (Houston Automated Spooling Program) da IBM e seu sucessor o JES (Job Entry System) proviam uma maneira de distribuir tarefas nos mainframes interligados. A IBM ainda hoje (2001) suporta o cluster de mainframes através do Parallel Sysplex System, que permite ao hardware, sistema operacional, middleware e software de gerenciamento do sistema prover uma melhora dramática na performance e custo ao permitir que usuários de grandes mainframes continuem utilizando suas aplicações existentes.

4 Entretanto, o cluster ganhou força até que três tendências convergiram nos anos 1980: microprocessadores de alta performance, redes de alta velocidade, e ferramentas padronizadas para computação distribuída de alto desempenho. Uma quarta tendência possível é a crescente necessidade de poder de processamento para aplicações científicas e comerciais unida ao alto custo e a baixa acessibilidade dos tradicionais supercomputadores.

5 No final de 1993, Donald Becker e Thomas Sterling iniciaram um esboço de um sistema de processamento distribuído construído a partir de hardware convencional como uma medida de combate aos custos dos supercomputadores. No início de 1994, trabalhando no CESDIS, com o patrocínio do projecto HTPCC/ESS, criaram o primeiro cluster desse tipo, o projecto Beowulf. O protótipo inicial era um cluster de 16 processadores DX4 ligados por dois canais Ethernet acoplados (Ethernet bonding). A máquina foi um sucesso instantâneo e esta idéia rapidamente se espalhou pelos meios académicos, pela NASA e por outras comunidades de pesquisa.

6 Existem vários tipos de cluster, no entanto há alguns que são mais conhecidos, como: Cluster de Alto Desempenho: Também conhecido como cluster de alta performance, ele funciona permitindo que ocorra uma grande carga de processamento com um volume alto de gigaflops em computadores comuns e utilizando sistema operacional gratuito, o que diminui seu custo. Cluster de Alta Disponibilidade: São clusters os quais seus sistemas conseguem permanecer ativos por um longo período de tempo e em plena condição de uso. Sendo assim, podemos dizer que eles nunca param seu funcionamento; além disso, conseguem detectar erros se protegendo de possíveis falhas..

7 Cluster para Balanceamento de Carga: Esse tipo de cluster tem como função controlar a distribuição equilibrada do processamento. Requer um monitoramento constante na sua comunicação e em seus mecanismos de redundância, pois se ocorrer alguma falha, haverá uma interrupção no seu funcionamento.

8 CLUSTER BEOWULF: SISTEMAS DISTRIBUIDOS Cluster Beowulf é o nome de um projeto para aglomerados de computadores (ou Clusters a computação paralela, usando computadores pessoais, não especializados e portanto mais baratos. O projeto foi criado por Donald Becker da NASA, e hoje são usados em todo mundo, principalmente para processamento de dados com finalidade científica, uma area em que são muito utilizados é na renderizacão de filmes. Renderização é o processo pelo qual pode-se obter o produto final de um processamento digital qualquer. Este processo aplicase essencialmente em programas de modelagem 2D e 3D (3ds, Max, Maya, CINEMA 4D, Blender, Adobe Photoshop, Gimp, Corel PhotoPaint, etc.), bem como áudio (CUBase, Ableton Live!, Logic Pro, etc) e vídeo.

9 O processo de tratamento digital de imagens e sons consome muitos recursos dos processadores, e pode tornar-se pesado de forma que sua realização em tempo real fica inviável. Neste caso, os softwares trabalham em um modo de baixa resolução para poder mostrar uma visão prévia do resultado. Quando o projeto está concluído, ou em qualquer momento que se queira fazer uma aferição de qual será o resultado final, faz-se a "renderização" do trabalho.

10 Cluster Beowulf são clusters de desempenho escaláveis, baseados numa infraestrutura de hardware comum, rede privada e software 'open source' (Linux). O 'hardware comum' pode ser qualquer tipo de computador, significando que não é necessário usar equipamentos próprios para cluster, bastando utilizar equipamentos comuns a redes tradicionais e PCs. Para Clusters Beowulf, existe um servidor responsável por controlar todo o cluster, principalmente quanto à distribuição de tarefas e processamento. Como utiliza computadores comuns, o desempenho pode melhorar de acordo com as máquinas (nós) que o desenvolvedor (Linux) acrescentar, uma vez que o processamento é feito paralelamente. Isso porque a tarefa a ser processada é separada em partes independentes, distribuídas nos vários nós que estão na estrutura do cluster, nos quais as informações são processadas pela máquina que é designada como servidor do sistema.

11 Um cluster Beowulf é um cluster voltado para desempenho, normalmente utilizado para processamento científico, ou seja, processamento em larga escala.

12 Como implementar? Como não depende de equipamento específico, o cluster Beowulf é basicamente composto de uma máquina chamada de servidor e outras máquinas chamadas escravas, sendo uma ou mais. A configuração do cluster consiste essencialmente de dois passos: Configuração no nó mestre (servidor) e configuração dos nós escravos. A implementação acontece através de modificações no Linux, ou através do uso de ferramentas e bibliotecas de programação específicas para esse fim. Em todos os casos, o objetivo é permitir a distribuição das tarefas entre os PCs que fazem parte do cluster.

13 Conclusão Através de todo o estudo desenvolvido, concluiu-se que a implementação de um Cluster Beowulf não depende de nenhum tipo específico de equipamento, além de ser desenvolvido sobre uma plataforma aberta, o que possibilita ser bastante evolutivo. Desta forma, a utilização deste cluster se faz muito viável, comparando as diversas vantagens que se sobressaem sob as desvantagens, uma vez que exista a necessidade de processamento com alto desempenho e alta disponibilidade, com limitações de budget (orçamento). Pode-se observar que a comunidade beowulf vem crescendo, mas que ainda faltam mecanismos que possibilitem melhor funcionamento em alguns hardwares, suporte e disseminação de informação para que esta popularidade e uso cresça ainda mais.

14 Renderização é o processo pelo qual pode-se obter o produto final de um processamento digital qualquer. Este processo aplicase essencialmente em programas de modelagem 2D e 3D (3ds, Max, Maya, CINEMA 4D, Blender, Adobe Photoshop, Gimp, Corel PhotoPaint, etc.), bem como áudio (CUBase, Ableton Live!, Logic Pro, etc) e vídeo. O processo de tratamento digital de imagens e sons consome muitos recursos dos processadores, e pode tornar-se pesado de forma que sua realização em tempo real fica inviável. Neste caso, os softwares trabalham em um modo de baixa resolução para poder mostrar uma visão prévia do resultado. Quando o projeto está concluído, ou em qualquer momento que se queira fazer uma aferição de qual será o resultado final, faz-se a "renderização" do trabalho.

15 RENDERIZAÇÃO DE FILMES

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